DE19522613C1 - Netzwerkanalysator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Netzwerkanalysator zum Messen von frequenzabhängigen Meßparametern eines Meßobjekts.

Netzwerkanalysatoren zum Messen und Darstellen von frequenzabhängigen Meßparametern eines Meßobjekts mit einem innerhalb eines vorgegebenen Gesamtfrequenzbandes in Schritten zwischen aufeinanderfolgenden Meßpunkten in der Frequenz umschaltbaren Mitlaufgenerator und einem synchron damit abstimmbaren frequenzselektiven Meßgerät, beispielsweise zum Messen des Pegels und/oder der Phase oder anderer Hochfrequenzmeßparameter am Ausgang eines über dem Mitlaufgenerator gespeisten Meßobjekts, sind bekannt (Europäische Patentanmeldung 0 473 949 A2). Die sogenannte Sweep-Zeit, die der Analysator zum Durchlaufen des Gesamtfrequenzbandes benötigt, wird bei breitbandigen Meßobjekten im wesentlichen durch die Meßgeschwindigkeit des Netzwerkanalysators bestimmt, bei schmalbandigen Messungen jedoch durch das Einschwingverhalten des Gesamtsystems, bestehend aus Netzwerkanalysator und Meßobjekt. Für fehlerfreie Messungen muß beim Messen mit schmalen Bandbreiten die Wartezeit zwischen aufeinanderfolgenden Meßpunkten (Frequenzschritten) so groß gewählt werden, daß das Gesamtsystem auch an den Frequenzpunkten, an denen das Gesamtsystem die längste Einschwingzeit aufweist, noch voll einschwingt. In der Praxis ist beispielsweise zum Messen des Pegelver­ laufes eines Tiefpasses in Abhängigkeit von der Frequenz zwischen den aufeinanderfolgenden Meßpunkten eine Wartezeit von 100 ms erforderlich, damit das Gesamtsystem auch an der Filterflanke genügend Zeit zum Einschwingen hat, obwohl im Durchlaßbereich, in welchem praktisch keine Pegeländerung auftritt, eine derart lange Wartezeit nicht nötig ist. Zum Messen eines solchen Tiefpasses mit beispielsweise 300 Frequenzmeßpunkten und 100 ms Wartezeit zwischen aufeinanderfolgenden Meßpunkten (bei Vernachlässigung der sehr geringen eigentlichen Meßzeit je Meßpunkt von beispielsweise nur 100 µs) ergibt dies für den Gesamtbereich eine Sweep-Zeit von 30 s.

Es ist auch schon bekannt, bei einem Netzwerkanalysator die Sweep-Zeit sehr groß zu wählen und im Zwischenfrequenz­ filter des Analysators entsprechende Korrekturmaßnahmen vorzunehmen (US 5 117 179 A). Auch bei dieser bekannten H Lösung ist die gewählte Sweep-Zeit im Gesamtfrequenzband gleich groß, außerdem können mit dieser bekannten Lösung keine Fehler ausgeglichen werden, die durch die sehr schnelle Sweep-Zeit im Meßobjekt selbst entstehen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Netzwerkanalysator zu schaffen, bei dem die Sweep-Zeit auf ein Minimum beschränkt wird.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Netzwerkanalysator laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst, Weiterbildungen eines solchen Netzwerkanalysators ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung wird die Wartezeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Meßpunkten für jeden einzelnen Meßpunkt jeweils an das Einschwingverhalten der ZF-Filter des Netzwerkanalysators und des Meßobjekts, also an das Einschwingverhalten des Gesamtsystems angepaßt, es ergeben sich in den aufeinanderfolgenden Frequenz­ schritten des Gesamtfrequenzbandes also jeweils unter­ schiedliche Wartezeiten, beim Messen eines Tiefpasses mit schmaler Bandbreite des Analysators wird also an der Filterflanke an den dort liegenden Meßpunkten eine an das Einschwingverhalten des Systems angepaßte relativ große Wartezeit eingestellt, während anschließend im Durchlaßbereich des Tiefpasses die Wartezeit ein Minimum wird, da hier die Einschwingzeit des Systems ja sehr gering ist. Damit wird die Sweep-Zeit zum Abstimmen des Gesamtfrequenzbereiches auf ein Minimum reduziert und es können damit auch schmalbandige Messungen in minimaler Meßzeit durchgeführt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Blockschalt­ bildes eines Netzwerkanalysators an einem Ausführungsbei­ spiel näher erläutert.

Der Netzwerkanalysator nach der Fig. besteht aus einem Mitlaufgenerator 1, der über eine Steuereinrichtung 2, beispielsweise einem Mikroprozessor, innerhalb eines Gesamtfrequenzbereiches von beispielsweise bis 4000 MHz in Schritten zwischen aufeinanderfolgenden Meßpunkten in der Frequenz umschaltbar ist. Die so schrittweise mit unterschiedlicher Frequenz erzeugten Meßsignale des Mitlaufgenertors werden in ein Meßobjekt 3 eingespeist, dessen Ausgang mit einem frequenzselektiven Meßgerät 4 beispielsweise zum Messen des Pegels verbunden ist. Das Meßgerät 4 ist synchron mit dem Mitlaufgenerator über die Steuereinrichtung 2 ebenfalls in Schritten in der Frequenz abstimmbar. Das Meßergebnis wird auf dem Schirmbild einer Anzeigeeinrichtung 5 grafisch dargestellt oder digital in der Steuereinrichtung (Mikroprozessor) 2 ausgewertet. Die Anzahl der Meßpunkte und deren Verteilung im Gesamt­ frequenzband ist an der Steuereinrichtung 2 einstellbar, ebenso die Wartezeit, mit welcher der Mitlaufgenerator zwischen den aufeinanderfolgenden Meßpunkten umgeschaltet wird.

Das Meßergebnis des Meßgerätes 4 wird in der Steuerein­ richtung (Mikroprozessor) 2 wie folgt ausgewertet und zur Steuerung der Wartezeit für das Umschalten des Mitlaufgenerators 1 zwischen den aufeinanderfolgenden Meßpunkten herangezogen.

Zum Messen der Durchlaßkennlinien eines Tiefpasses im Frequenzbereich 1 bis 100 Hz wird an der Steuerein­ richtung 2 beispielsweise die Erzeugung von 400 einzelnen Meßpunkten 6 durch den Mitlaufgenerator 1 eingestellt, die im Beispiel mit gleichem Frequenzabstand von 0,25 Hz erzeugt werden. Gemessen wird beispielsweise mit einer Bandbreite von 1 Hz. Der Mikroprozessor 2 stellt den Mitlaufgenerator 1 zunächst auf den ersten Meßpunkt im Durchlaßbereich des Tiefpasses ein und das Meßgerät 4 führt eine erste Pegelmessung mit einer Meßzeit von beispielsweise 100 µs aus. Gesteuert durch den Mikroprozessor 2 wird beim gleichen ersten Meßpunkt nach kurzer Zeit von beispielsweise nur 1 ms eine zweite Messung durchgeführt und dieses zweite Meßergebnis P2 wird mit dem ersten Meßergebnis P1 im Mikroprozessor verglichen. Liegt die Differenz dieser beiden Meßergebnisse innerhalb eines von der gewünschten Genauigkeit des Geräts bestimmten Toleranz von beispielsweise 0,05 dB, so wird über den Mikroprozessor 2 der Mitlaufgenerator 1 automatisch auf den nächsten Meßpunkt umgeschaltet, da dann feststeht, daß das Gesamtsystem bestehend aus Analysator und Meßobjekt voll eingeschwungen ist, was bei einem Tiefpaß im Durchlaßbereich der Fall ist. Wird beim Vergleich von P1 und P2 jedoch festgestellt, daß die Differenz der beiden Messungen noch außerhalb der vorgegebenen Toleranz liegt, so wird der Mitlaufge­ nerator 1 noch nicht weitergeschaltet, sondern vielmehr beim gleichen Meßpunkt noch eine weitere Messung P3 durchgeführt. Diese in einem Abstand von beispielsweise 1 ms nacheinander durchgeführten Messungen beim gleichen Meßpunkt werden so lange fortgesetzt, bis die geforderte Toleranz erreicht ist. Diese wiederholten Messungen sind beispielsweise an der Abfallflanke des Tiefpasses erforderlich, da hier das Gesamtsystem längere Zeit zum Einschwingen benötigt. Auf diese Weise wird für jeden einzelnen Meßpunkt die Zeit, in welcher der Mitlaufgenerator 1 auf den nächsten Meßpunkt umgeschaltet wird (Wartezeit) automatisch an das frequenzabhängige Einschwingverhalten des Gesamtsystems angepaßt und damit die Sweep-Zeit für das Überstreichen des Gesamt­ frequenzbandes auf ein Minimum reduziert.

Um zu verhindern, daß bei Rauschen oder Schwingen des Meßobjekts zu große Wartezeiten entstehen, werden zusätzlich Abbruchkriterien dieses automatischen Meßvor­ ganges vorgesehen. Eine Möglichkeit ist beispielsweise, daß über die Steuereinrichtung (Mikroprozessor) 2 der Mitlaufgenerator 1 automatisch auf den nächsten Meßpunkt umgeschaltet wird, wenn eine vorbestimmte am Gerät eingestellte Wartezeit von beispielsweise 100 ms überschritten wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dieses Abbruchkriterium vom Verlauf der Größe der aufeinander­ folgenden Meßergebnisse P1, P2, P3 je Meßpunkt abzuleiten. Wenn z. B. festgestellt wird, daß die einzelnen Meßpunkte P1, P2, P3 stetig zu- bzw. abnehmen, so bedeutet dies, daß der Einschwingvorgang noch nicht abgeschlossen ist. Wenn dagegen eine Unstetigkeit bezüglich der aufeinanderfolgenden Meßergebnisse festgestellt wird, so ist dies z. B. auf Rauschen oder Schwingen des Meßobjekts zurückzuführen, in diesem Fall wird dann der Mitlaufgene­ rator 1 auf den nächsten Meßpunkt umgeschaltet.

Claims (4)

1. Netzwerkanalysator zum Messen von frequenzabhängigen Meßparametern eines Meßobjektes mit einem innerhalb eines Gesamtfrequenzbereiches in Schritten zwischen aufeinanderfolgenden Meßpunkten in der Frequenz umschaltbaren Mitlaufgenerator, dadurch gekennzeichnet, daß die Wartezeit, mit welcher der Mitlaufgenerator (1) zwischen den aufeinanderfolgenden Frequenzmeßpunkten (6) umschaltbar ist, in Abhängigkeit vom Vergleich von mindestens zwei am gleichen Meßpunkt unmittelbar aufeinanderfol­ genden Meßergebnissen (P1, P2, P3) gesteuert ist.

2. Netzwerkanalysator- nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den am gleichen Meßpunkt nacheinander gewonnenen Meßergeb­ nissen jeweils die Differenz ermittelt wird, und dann, wenn diese Differenz außerhalb eines vorgegebenen Toleranzwertes liegt, so lange weitere Messungen durchgeführt werden, bis diese Differenz innerhalb des vorgegebenen Toleranzwertes liegt, und erst dann auf den nächsten Frequenzmeßpunkt umgeschaltet wird.

3. Netzwerkanalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitlaufgenerator nach einer vorbestimmten Maximalzeit automatisch auf den nächsten Frequenzmeßpunkt umgeschaltet wird.

4. Netzwerkanalysator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitlaufgenerator automatisch auf den nächsten Frequenzmeßpunkt umgeschal­ tet wird, wenn beim Vergleich der nacheinander am gleichen Frequenzmeßpunkt ermittelten Meßergebnissen eine Unstetigkeit festgestellt wird.